LDO设计讨论PPT文件格式下载.ppt

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面积其他：

面积Trade-off!

2022/11/94LDOLDO设计参数设计参数LDOApplicationLDOApplicationCL:

uF（external）CL:

uF（external）Dropout:

Dropout:

Loadregulation:

Lineregulation:

Efficiency:

低低低低dropoutdropout电压意味着更大的面积！

电压意味着更大的面积！

2022/11/95LDOLDO架构架构由调整管，电阻反馈网络和控制电路构成的负反馈环路使得当由调整管，电阻反馈网络和控制电路构成的负反馈环路使得当由调整管，电阻反馈网络和控制电路构成的负反馈环路使得当由调整管，电阻反馈网络和控制电路构成的负反馈环路使得当ViVoViVo时，时，时，时，根据负载电流的大小改变调整管的导通能力，使根据负载电流的大小改变调整管的导通能力，使根据负载电流的大小改变调整管的导通能力，使根据负载电流的大小改变调整管的导通能力，使VoVo在一定负载范围内保持在一定负载范围内保持在一定负载范围内保持在一定负载范围内保持稳定输出稳定输出稳定输出稳定输出可供选择的调整管器件包括可供选择的调整管器件包括可供选择的调整管器件包括可供选择的调整管器件包括PMOSPMOS，NMOSNMOS，NPNNPN，PNPPNP和和和和DarlingtonDarlington管管管管,PMOS,PMOS是各方面性能（静态功耗，导电能力，速度，是各方面性能（静态功耗，导电能力，速度，是各方面性能（静态功耗，导电能力，速度，是各方面性能（静态功耗，导电能力，速度，dropoutdropout电压和工艺等）电压和工艺等）电压和工艺等）电压和工艺等）折中考虑后最好的选择，也是最常见的调整管器件折中考虑后最好的选择，也是最常见的调整管器件折中考虑后最好的选择，也是最常见的调整管器件折中考虑后最好的选择，也是最常见的调整管器件2022/11/96LDOLDO架构架构Passelement:

PMOS,gmpPasselement:

PMOS,gmpEA:

ErroramplifierwithgainofA1EA:

ErroramplifierwithgainofA1Buffer:

optional,gainBuffer:

optional,gain11Feedbackloop:

EA+buffer+PMOS+R1|R2Feedbackloop:

EA+buffer+PMOS+R1|R2Protectioncircuits:

Thermal,Protectioncircuits:

Thermal,Overcurrent,ReversebatteryprotectionOvercurrent,ReversebatteryprotectionCL:

uF;

Resr:

0severalohmsCL:

0severalohms2022/11/97LDOLDO架构架构Loopgain:

Loopgain:

Frequencyresponse:

2022/11/98设计考虑设计考虑LDOLDO的环路稳定性是关键，负载电流变化大（的环路稳定性是关键，负载电流变化大（的环路稳定性是关键，负载电流变化大（的环路稳定性是关键，负载电流变化大（00几十或者几百几十或者几百几十或者几百几十或者几百mA）mA）为频为频为频为频率补偿带来难度（输出端的极点位置变化很大，率补偿带来难度（输出端的极点位置变化很大，率补偿带来难度（输出端的极点位置变化很大，率补偿带来难度（输出端的极点位置变化很大，rdsrds与输出电流成反比）与输出电流成反比）与输出电流成反比）与输出电流成反比）低低低低dropoutdropout电压大负载电流要求芯片的面积增大，使得寄生极点的频率电压大负载电流要求芯片的面积增大，使得寄生极点的频率电压大负载电流要求芯片的面积增大，使得寄生极点的频率电压大负载电流要求芯片的面积增大，使得寄生极点的频率比较低，增加补偿难度比较低，增加补偿难度比较低，增加补偿难度比较低，增加补偿难度低功耗可以增加环路增益，但同时会使低功耗可以增加环路增益，但同时会使低功耗可以增加环路增益，但同时会使低功耗可以增加环路增益，但同时会使LDOLDO瞬态特性变差瞬态特性变差瞬态特性变差瞬态特性变差，在电源电压，在电源电压，在电源电压，在电源电压不变的情况下，低功耗同时也意味着芯片面积增大不变的情况下，低功耗同时也意味着芯片面积增大不变的情况下，低功耗同时也意味着芯片面积增大不变的情况下，低功耗同时也意味着芯片面积增大增加环路增益和调整管尺寸可改善负载调整率和线性调整率增加环路增益和调整管尺寸可改善负载调整率和线性调整率增加环路增益和调整管尺寸可改善负载调整率和线性调整率增加环路增益和调整管尺寸可改善负载调整率和线性调整率2022/11/99LDOLDO频率补偿频率补偿1.1.使用使用使用使用ESRESR补偿补偿补偿补偿原理：

使用原理：

使用ESRESR电阻与电阻与电阻与电阻与CoCo构成的零点抵消一个次极点影响构成的零点抵消一个次极点影响构成的零点抵消一个次极点影响构成的零点抵消一个次极点影响频率响应最差情况发生在最大负载时，此时主极点处于较高频率，高频极点有可能落在单频率响应最差情况发生在最大负载时，此时主极点处于较高频率，高频极点有可能落在单频率响应最差情况发生在最大负载时，此时主极点处于较高频率，高频极点有可能落在单频率响应最差情况发生在最大负载时，此时主极点处于较高频率，高频极点有可能落在单位增益带宽之内，使相位裕度变差位增益带宽之内，使相位裕度变差位增益带宽之内，使相位裕度变差位增益带宽之内，使相位裕度变差这种方法的缺点在于电容的这种方法的缺点在于电容的这种方法的缺点在于电容的这种方法的缺点在于电容的ESRESR受到温度，电压，频率和材料等因素影响，不够稳定，受到温度，电压，频率和材料等因素影响，不够稳定，受到温度，电压，频率和材料等因素影响，不够稳定，受到温度，电压，频率和材料等因素影响，不够稳定，ESRESR的取值范围根据不同的应用有一定限制，且的取值范围根据不同的应用有一定限制，且的取值范围根据不同的应用有一定限制，且的取值范围根据不同的应用有一定限制，且ESRESR的引入会对的引入会对的引入会对的引入会对LDOLDO的瞬态特性带来不利的瞬态特性带来不利的瞬态特性带来不利的瞬态特性带来不利影响影响影响影响2022/11/910LDOLDO频率补偿频率补偿LDOLDO的的的的bufferbufferPxPx和和和和ZxZx产生原理产生原理产生原理产生原理增益提高的频率响应增益提高的频率响应增益提高的频率响应增益提高的频率响应加入加入加入加入bufferbuffer增加对调整管的驱动能力增加对调整管的驱动能力增加对调整管的驱动能力增加对调整管的驱动能力第一级运放用第一级运放用第一级运放用第一级运放用cascodecascode提高增益提高增益提高增益提高增益CffCff产生一对零极点，保证产生一对零极点，保证产生一对零极点，保证产生一对零极点，保证UGBUGB不变不变不变不变2022/11/911LDOLDO频率补偿频率补偿2.2.密勒电容补偿密勒电容补偿密勒电容补偿密勒电容补偿原理：

利用原理：

利用MillerMiller电容倍乘原电容倍乘原电容倍乘原电容倍乘原理，将误差放大器的输出补理，将误差放大器的输出补理，将误差放大器的输出补理，将误差放大器的输出补偿为主极点偿为主极点偿为主极点偿为主极点电流镜比例因子电流镜比例因子电流镜比例因子电流镜比例因子第二级跨导第二级跨导第二级跨导第二级跨导第一级跨导第一级跨导第一级跨导第一级跨导第二级输出阻抗第二级输出阻抗第二级输出阻抗第二级输出阻抗CL:

1.5nF20uF,ESR:

03CL:

03Iout:

0200mA,Iq:

30uAIout:

30uADcgain:

60dB,UGB:

tensofkhzDcgain:

tensofkhz2022/11/912LDOLDO频率补偿频率补偿电容倍乘原理电容倍乘原理电容倍乘原理电容倍乘原理2022/11/913LDOLDO频率补偿频率补偿3.3.零点零点零点零点-极点跟踪补偿极点跟踪补偿极点跟踪补偿极点跟踪补偿原理：

利用可变电阻原理：

利用可变电阻ZcZc和补偿和补偿和补偿和补偿电容电容电容电容CcCc构成的零点抵消输出端构成的零点抵消输出端构成的零点抵消输出端构成的零点抵消输出端极点极点极点极点KK是常数。

是常数。

Dcgain:

72dB,PM:

86Dcgain:

86UGB:

around1khzUGB:

around1khzIout:

0100mAIout:

0100mA2022/11/914LDOLDO频率补偿频率补偿4.4.压控电流源压控电流源压控电流源压控电流源（VCCS）（VCCS）补偿补偿补偿补偿VCCSVCCS引入零点补偿引入零点补偿引入零点补偿引入零点补偿VCCSVCCS的实现的实现的实现的实现原理：

通过原理：

通过VCCSVCCS引入一个零点引入一个零点引入一个零点引入一个零点优点：

消除了优点：

消除了ESRESR要求要求要求要求CL:

2.2uF,ESR:

100mCL:

60Dcgain:

40-70dB,PM:

60UGB:

250khz650khzUGB:

250khz650khz2022/11/915LDOLDO频率补偿频率补偿5.Adaptivemillercompensation（AMC）+phase_leadcompensation5.Adaptivemillercompensation（AMC）+phase_leadcompensationAMCAMCPhaseleadcompensationPhaseleadcompensation2022/11/916LDOLDO频率补偿频率补偿电路实现电路实现电路实现电路实现RmRm为一随着负载电流变化而变化的电阻，所以为一随着负载电流变化而变化的电阻，所以为一随着负载电流变化而变化的